JP2011123175A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示装置に関し、映像源に応じて、特定色の色分解能を向上する技術に関する。 The present invention relates to an image display apparatus, and relates to a technique for improving the color resolution of a specific color according to a video source.
画像表示装置は、テレビ、携帯電話、パソコン用モニタ、デジタルサイネージ、その他産業用モニタなど様々な分野で用いられている。近年では、さらにその用途も拡大され、例えば、ＴＶ会議システムにおける表示装置や、さらには医療現場でも画像表示装置が利用される機会が増えてきた。このような画像表示装置では、これまでのテレビやパソコン用モニタなど、一般的に利用されている画像表示装置とは要求される特性が大きく異なる。今後、画像表示装置が、さらに幅広い分野で適応し、浸透していくためには、その分野の使用目的に応じた表示特性を満足し、また、それに向けた技術開発を進めていく必要がある。 Image display devices are used in various fields such as televisions, mobile phones, monitors for personal computers, digital signage, and other industrial monitors. In recent years, the application has been further expanded, and for example, the display device in the TV conference system and the image display device have been used more frequently in the medical field. In such an image display device, the required characteristics are greatly different from those of generally used image display devices such as conventional televisions and personal computer monitors. In the future, in order for image display devices to adapt and penetrate in a wider range of fields, it is necessary to satisfy display characteristics according to the purpose of use in that field and to proceed with technological development for that purpose. .
医療用の画像表示装置は、代表的なものとして、電子カルテ表示モニタ、Ｘ線画像モニタ、外科手術用モニタ、遠隔医療用モニタなどがある。その具体例を、例えば遠隔医療用モニタで説明する。遠隔医療用モニタは、その名が示すように、医師が患者から距離を隔てたところで診察を行う、いわゆる遠隔医療で利用される画像表示装置である。特に医師不足が指摘されている現代においては、場所に関係なく受診できるシステムは必須である。このような遠隔医療では、医師はモニタに映し出された患者の映像を基に、様々な診断を行う。患者の状態を把握するためには、顔色や肌の状態、炎症部の状態を細かく把握する必要があり、それらの観察結果に基づいて症状などの診断を下す。このとき、モニタに映し出される映像そのものが、医師にとっての患者の状態を知るデータの一つとなる。従って、人の肌の色や、その凹凸感、質感など細部までモニタで表現する必要がある。このような特性の要求は、テレビなどの画像表示装置とは異なる、特殊なものである。 Representative medical image display devices include an electronic medical record display monitor, an X-ray image monitor, a surgical monitor, and a telemedicine monitor. A specific example thereof will be described using a telemedicine monitor, for example. The telemedicine monitor is an image display device used in so-called telemedicine in which a doctor makes a diagnosis at a distance from a patient, as the name suggests. Especially in the present age when doctor shortages are pointed out, a system that can receive medical examinations regardless of location is essential. In such telemedicine, the doctor makes various diagnoses based on the patient image displayed on the monitor. In order to grasp the patient's condition, it is necessary to grasp the face color, skin condition, and inflamed area in detail, and diagnoses such as symptoms are made based on the observation results. At this time, the image itself displayed on the monitor is one of the data for the doctor to know the patient's condition. Therefore, it is necessary to display details such as the color of human skin, unevenness, and texture on the monitor. Such a requirement for characteristics is a special requirement different from that of an image display device such as a television.
また、近年、普及が進んでいるＴＶ会議システムは、インターネットや電話回線を通して、場所の異なる会議室でお互いの画像を双方向で画像表示装置に表示するシステムであり、お互いが同じ会議室で議論している雰囲気を擬似的に作り出す。このような画像表示装置においては、相手の顔色や、肌の質感、存在感などを細部まで表現することが望まれる。 In recent years, the TV conference system, which has been widely spread, is a system that displays each other's images bidirectionally on the image display device in conference rooms at different locations through the Internet or telephone lines. Create a simulated atmosphere. In such an image display device, it is desired to express the opponent's face color, skin texture, presence, etc. in detail.
なお、このような遠隔医療用モニタ、外科手術用モニタなどの医療用システムや、ＴＶ会議システムのような双方向ビジュアルシステムは、インターネットの一般的な普及に伴い、以前よりその導入が容易になってきている。今後ますますその利用が拡大される傾向にある。 In addition, medical systems such as telemedicine monitors and surgical monitors, and interactive visual systems such as TV conference systems are easier to introduce than before due to the general spread of the Internet. It is coming. In the future, the use of such information tends to expand.
画像表示装置で表示した画像の色や明るさなどの画質は、ガンマ補正によって決まる。ガンマ補正とは、外部からの映像信号（入力値）と、画像表示装置で表示するときの信号（出力値）の相対関係を調整し、人がより違和感なく画像を見るための補正操作を意味する。一般に入力値は、映像信号の階調レベルｘであり、出力値は最大階調レベルｘｍａｘにおける輝度を１とした場合の輝度相対値Ｙ（ｘ）で表される。この入力値と出力値の関係を示した曲線をガンマ曲線と言う。 Image quality such as color and brightness of the image displayed on the image display device is determined by gamma correction. Gamma correction is a correction operation that adjusts the relative relationship between an external video signal (input value) and a signal (output value) when displayed on an image display device so that people can view the image more comfortably. To do. In general, the input value is the gradation level x of the video signal, and the output value is represented by the relative luminance value Y (x) when the luminance at the maximum gradation level x max is 1. A curve showing the relationship between the input value and the output value is called a gamma curve.
現在、一般には映像信号としては、８ビットの信号が利用され、階調レベルｘは０から２５５の整数で表される。例えば、ｎビットの信号の場合には、階調レベルｘは０から２ｎ−１の整数値をとる。そして、それに対応して輝度相対値が一対一対応で決められている。階調レベルｘが一つ決まれば、それに対応する輝度相対値Ｙ（ｘ）も一つに決まる。上記ガンマ曲線は、これら階調レベルと輝度相対値の関係を示す曲線であるが、実は、座標上では連続した線ではなく、離散的な点の集合である。 Currently, an 8-bit signal is generally used as a video signal, and the gradation level x is represented by an integer from 0 to 255. For example, in the case of an n-bit signal, the gradation level x takes an integer value from 0 to 2 n −1. Correspondingly, the luminance relative value is determined in a one-to-one correspondence. If one gradation level x is determined, the corresponding luminance relative value Y (x) is also determined. The gamma curve is a curve showing the relationship between the gradation level and the relative luminance value. Actually, it is not a continuous line on the coordinates but a set of discrete points.
従来、これらのガンマ曲線は近似的にＹ＝（ｘ／（２ｎ−１））２．２の曲線で表される。これは、経験的に、このような関係とすることで、ＴＶ映像視聴時などに人が高画質と感じるからである。 Conventionally, these gamma curves are approximately represented by a curve of Y = (x / (2 n −1)) 2.2 . This is because, empirically, such a relationship makes people feel high image quality when watching TV images.
前記のように、遠隔医療用モニタ、外科手術用モニタなどの医療用システムや、ＴＶ会議システムのような双方向ビジュアルシステムにおける画像表示装置など特殊用途の画像表示装置においては、ある特定色の色分解能を向上し、色再現性を高めることが必要となる。 As described above, in a medical system such as a telemedicine monitor and a surgical monitor, and an image display device for a special purpose such as an image display device in an interactive visual system such as a TV conference system, a specific color is used. It is necessary to improve resolution and enhance color reproducibility.
そこで、本発明の目的は、特殊用途の画像表示装置において、特定色の色分解能を向上し、色再現性を高める画像表示装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image display device that improves the color resolution of a specific color and enhances color reproducibility in a special-purpose image display device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものの概要は、外部からの映像信号を入力値とし、その入力値をガンマ曲線によって補正あるいは変換した出力値を用いて、映像を表示する画像表示装置であって、入力値（階調レベル）と出力値（輝度相対値）との関係で表されるガンマ曲線の一部の領域に傾きの緩やかな領域を設け、それにより色度座標上での色度点を偏在させ、特定色の色分解能を向上するものであり、以下に示す構成を有することを特徴とする。すなわち、入力値は、映像信号の階調レベルｘ（０≦ｘ≦２ｎ−１を満たす整数，ここでｎはビット数）であり、出力値は、最大階調レベルｘｍａｘ（＝２ｎ−１）で輝度が１となるように規格化した輝度相対値Ｙ（ｘ）であり、階調レベルｘと輝度相対値Ｙ（ｘ）は、一対一に決まる関係を有し、（式１）と（式２）を用いて傾きＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）とＲ（ｘｉ，ｘｉ＋１）を定義した場合に、（式３）を満足する階調レベルｘｉが階調レベル０と最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あり、（式４）と（式５）を用いて傾きＲ（ｘｊ−１，ｘｊ）とＲ（ｘｊ，ｘｊ＋１）を定義した場合に、（式６）を満足する階調レベルｘｊが階調レベルｘｉと最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あるように調整されているガンマ曲線を有することを特徴とする。
In other words, a typical outline is an image display apparatus that displays an image using an external video signal as an input value and using the output value obtained by correcting or converting the input value with a gamma curve. (Gradation level) and an output value (luminance relative value) is a part of the gamma curve represented by the relationship between the output value (luminance relative value), a region with a gentle slope is provided, thereby unevenly distributing the chromaticity points on the chromaticity coordinates, This is to improve the color resolution of a specific color, and has the following configuration. That is, the input value is the gradation level x of the video signal (an integer satisfying 0 ≦ x ≦ 2 n −1, where n is the number of bits), and the output value is the maximum gradation level x max (= 2 n -1) is a relative luminance value Y (x) normalized so that the luminance is 1, and the gradation level x and the relative luminance value Y (x) have a one-to-one relationship (Equation 1 ) And (Expression 2) to define the gradients R (x i −1, x i ) and R (x i , x i +1), the gradation level x i satisfying (Expression 3) is There is at least one or more in the range between the
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、特に画像表示装置の映像信号からの入力値（階調レベル）と出力値（輝度相対値）との関係で表されるガンマ曲線において、その一部の階調領域で、傾きを緩やかにし、特定色の色分解能を向上することによって、色再現性を高めることが可能な画像表示装置を提供することができる。 That is, the effect obtained by the representative one is partly in the gamma curve expressed by the relationship between the input value (gradation level) and the output value (luminance relative value) from the video signal of the image display device. An image display apparatus capable of improving color reproducibility can be provided by reducing the slope in the gradation region and improving the color resolution of the specific color.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、本説明では、画像表示装置の具体例として、プラズマディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置に代表されるフラットパネルディスプレイ装置を用いて説明するが、本発明の考え方は、映像や画像を表示する他の画像表示装置においても同様に適用可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted. In this description, a flat panel display device typified by a plasma display device or a liquid crystal display device will be described as a specific example of the image display device. However, the concept of the present invention is not limited to other video or image display devices. The same applies to image display apparatuses.
＜画像表示装置の色表現＞
一般に利用される画像表示装置では、３原色を用いて様々な色を表現する。一般的にはＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色を用い、それぞれの光強度比率を変化させて、様々な色を表現する。所謂、加法混色として色を表現する。例えば、液晶ディスプレイ装置では、ＲＧＢ３つの画素を一つの単位とし、ＲＧＢ各画素の透過率をそれぞれ制御、すなわち輝度を制御することによって、ＲＧＢの光強度比を調整し、様々な色を表現している。
<Color representation of image display device>
Generally used image display devices express various colors using three primary colors. Generally, three colors of R (red), G (green), and B (blue) are used, and various light intensity ratios are changed to express various colors. The color is expressed as so-called additive color mixture. For example, a liquid crystal display device uses three RGB pixels as one unit, and controls the transmittance of each RGB pixel, that is, controls the luminance, thereby adjusting the RGB light intensity ratio and expressing various colors. Yes.
これらの画像表示装置において再現できる色の数は、一般的には約１６７７万色である。通常、画像表示装置で表現される映像は８ビットでの表示となり、３原色の各色に２５６階調（０から２５５階調まで）が割り当てられるため、ＲＧＢの光強度の組み合わせは約１６７７万通り（２５６×２５６×２５６）、即ち、約１６７７万色の表現が可能ということになる。さらにｎビットでの表示の場合には、各色に２ｎ階調が割り当てられ、その色表現数は、２３ｎ色となる。 The number of colors that can be reproduced in these image display devices is generally about 16.77 million colors. Normally, the video displayed on the image display device is displayed in 8 bits, and 256 gradations (from 0 to 255 gradations) are assigned to each of the three primary colors, so there are about 16.77 million combinations of RGB light intensities. (256 × 256 × 256), that is, approximately 16.77 million colors can be expressed. Furthermore, in the case of n-bit display, 2n gradations are assigned to each color, and the number of color expressions is 23n .
これらの色は、一般に色度座標という座標上で数値化して表現することができる。色度座標にはｘｙを用いた座標系（ＣＩＥ１９３１）やｕ’ｖ’を用いた座標系（ＣＩＥ１９７６）などがよく用いられる。図１４にｕ’ｖ’色度座標系（ＣＩＥ１９７６）を示した。可視光として人間が知覚する色は、領域Ａで示される範囲の内側もしくは線上にある。また、画像表示装置で表現できる色は、例えば、３原色を用いている画像表示装置においては、領域Ｂに示す三角形で現された範囲の内側もしくは線上の色に限られる。この領域Ｂの三角形の各頂点に位置する座標は、画像表示装置の特性によって決まるが、３原色の各色を単色で表示させた場合の色度座標となる。さらに、画像表示装置において、表現できる色は、この三角形の内部に位置する色を全て表現できるわけではない。先ほど述べたように、画像表示装置で表現できる色は８ビットの場合、１６７７万色であり、この三角形の内部に位置する１６７７万点（色度点）の色を表現することができる。テレビや一般のモニタにおいては、様々な映像を表示するため、この色度点が、一様に三角形内部で分布している状態である。例えば、森林の映像では緑色を基調とした表示になる場合もあれば、海や空の映像では、青色を基調とした表示になる場合もある。様々な色を有する映像を表現できるような色度座標の分布となっている。 These colors can generally be expressed numerically on coordinates called chromaticity coordinates. As the chromaticity coordinates, a coordinate system using xy (CIE1931), a coordinate system using u′v ′ (CIE1976), and the like are often used. FIG. 14 shows the u'v 'chromaticity coordinate system (CIE1976). The color perceived by humans as visible light is inside or on the line indicated by the area A. Further, the colors that can be expressed by the image display device are limited to the colors inside or on the line of the range represented by the triangle shown in the area B in the image display device using three primary colors, for example. The coordinates located at each vertex of the triangle in this region B are determined by the characteristics of the image display device, but are the chromaticity coordinates when each of the three primary colors is displayed as a single color. Furthermore, the colors that can be expressed in the image display device cannot express all the colors located inside the triangle. As described above, in the case of 8 bits, the color that can be expressed by the image display device is 16.77 million colors, and the color of 16.770 million points (chromaticity points) located inside the triangle can be expressed. In televisions and general monitors, in order to display various images, the chromaticity points are uniformly distributed within the triangle. For example, a forest image may be displayed based on green, and a sea or sky image may be displayed based on blue. The distribution of chromaticity coordinates is such that an image having various colors can be expressed.
＜特殊用途の画像表示装置における色表現＞
一方、先に述べたような医療用システムの遠隔医療用モニタや外科手術用モニタ、ＴＶ会議システム用のモニタなど特殊用途モニタでは、映し出す映像はテレビやパソコン用モニタほど多種多様ではなく、ほぼ決まった映像である。即ち、映し出す色もほぼ特定の色である。例えば、遠隔医療用モニタでの映像は、患者の顔や、肌あるいは皮膚などである。このような場合には、人の肌の色がメインの色となる。例えば、日本人の肌の色を色度で表すと、ほぼ図１５（ａ）の色範囲Ａで示される領域である。実際に、一般照明光源（３波長蛍光灯）の下で日本人の肌の色度を評価した結果を図１５（ｂ）に示した。ほぼ、色範囲Ａ内にある。また、外科手術用モニタでは、手術中に内臓や血管などの映像を映し出す場合が多く、主には赤色から青色にかけた色がメインの色となる。色度の分布する範囲は、ほぼ図１５（ａ）に示す色範囲Ｂの領域である。このような画像表示装置においては、特定の色（色範囲）のみを表現し、それ以外の色はあまり必要とされない。その代わりに、その特定色での微妙な色違い（色差）を表現することが重要となってくる。即ち、表現する色範囲はテレビなどの従来の色度範囲に比べて狭くてもよいが、その特定色範囲における色分解能を向上する必要がある。
<Color representation in special purpose image display devices>
On the other hand, in the special purpose monitors such as the telemedicine monitor, the surgical monitor, and the TV conference system monitor as described above, the images to be projected are not as diverse as the TV and PC monitors, and are almost determined. It is a picture. That is, the color to be projected is almost a specific color. For example, an image on a telemedicine monitor is a patient's face, skin or skin. In such a case, the human skin color becomes the main color. For example, when the color of Japanese skin is expressed by chromaticity, it is an area indicated by a color range A in FIG. FIG. 15B shows the result of actually evaluating the chromaticity of Japanese skin under a general illumination light source (three-wavelength fluorescent lamp). Almost in the color range A. In addition, a surgical monitor often displays images of internal organs, blood vessels, and the like during surgery, and the main color is mainly from red to blue. The range in which the chromaticity is distributed is an area of the color range B shown in FIG. In such an image display device, only a specific color (color range) is expressed, and other colors are not so required. Instead, it is important to express a subtle color difference (color difference) for the specific color. That is, the color range to be expressed may be narrower than a conventional chromaticity range such as a television, but it is necessary to improve the color resolution in the specific color range.
例えば、先に述べたような遠隔医療用モニタでは、患者の微妙な顔色の違いなどで、病状を診断する。また、外科手術用モニタで血管を映し出す場合でも、動脈と静脈の色は異なり、この色の違いを十分に表現し、各血管の違いを表現する必要がある。特殊なモニタにおいては、特定の範囲の色しか表示しないが、同色系での、色の分解能を向上し、その差を十分に表現することが必要である。 For example, in the telemedicine monitor as described above, a medical condition is diagnosed by a subtle difference in the facial color of the patient. Even when blood vessels are projected on a surgical monitor, the colors of the arteries and veins are different, and it is necessary to express the difference between these colors sufficiently to express the difference between the blood vessels. A special monitor displays only a specific range of colors, but it is necessary to improve the color resolution in the same color system and to fully express the difference.
＜色分解能向上の考え方＞
ここでは、特定色の色分解能向上の考え方について述べる。色分解能を向上させるためには、色度座標上において、色度点が密になるように（密集するように）配置すればよい。密に配置すればするほど、細かな色の違いを表現できることになる。
<Concept of improving color resolution>
Here, the concept of improving the color resolution of a specific color will be described. In order to improve the color resolution, the chromaticity points may be arranged so as to be dense (dense) on the chromaticity coordinates. The denser the arrangement, the more detailed the color difference.
これを実現できる一つの手段として、映像表示のビット数を大きくすることが考えられる。通常の画像表示装置においては、先に述べたように８ビットの信号を利用しているため、各色２５６階調の表示があり、約１６７７万色を表現できる。ｎビットの画像表示装置を用いることにより、計算上では、２３ｎの色度点を作り出すことができ、色度座標上で色度点を全ての領域で密に配置できるため、細かな色表現が可能となる。しかし、ビット数を大きくすることは、メモリーへの負荷の増大や、消費電力の増大、さらには画像表示装置の部材のコストアップなど様々な問題を生じる。そこで本発明者らは、ビット数を大きくすることなく、特定色の色度点の密度を向上させることを考えた。 One means for realizing this is to increase the number of bits for video display. Since an ordinary image display apparatus uses an 8-bit signal as described above, there are 256 gradations for each color, and approximately 16.77 million colors can be expressed. By using an n-bit image display device, 23n chromaticity points can be created in the calculation, and chromaticity points can be densely arranged in all areas on the chromaticity coordinates. Is possible. However, increasing the number of bits causes various problems such as an increase in load on the memory, an increase in power consumption, and an increase in cost of members of the image display device. Therefore, the present inventors considered improving the density of chromaticity points of a specific color without increasing the number of bits.
これは次のような方法で可能である。即ち、色度点を特定の領域のみに偏在させ、その他の色領域は疎にする。このようにすることで、ビット数を上げることなく特定色での色分解能を向上できる。例えば、８ビットでは、色度点が１６７７万点あり、これまでは満遍なく色度座標上に配置されていたが、画像表示装置が映し出す映像が必要とする特定の色に応じて、その特定の色範囲にのみこれらの点を偏在して配置させる。このような方法を採ることで、色度点の総数（例えば、８ビットで約１６７７万点）を変えることなく、特定の色範囲において、細かな色表現を実現できる。 This is possible by the following method. That is, the chromaticity points are unevenly distributed only in specific areas, and the other color areas are sparse. By doing in this way, the color resolution in a specific color can be improved without increasing the number of bits. For example, with 8 bits, there are 16.77 million chromaticity points, which have been uniformly arranged on the chromaticity coordinates so far, but depending on the specific color required by the video displayed by the image display device, the specific point These points are unevenly distributed only in the color range. By adopting such a method, fine color expression can be realized in a specific color range without changing the total number of chromaticity points (for example, about 16.77 million points in 8 bits).
ここで述べた方法は、ある特定の色範囲を表現する特殊モニタに特に有効である。例えば、先に述べた遠隔医療用モニタでは、顔色など肌の色を表現する映像が多いため、肌色範囲（例えば、図１５（ｂ）の色範囲Ａ）の色の違いを表現することが重要である。従って、色度点がこの肌色の範囲で密になるように配置する。このような映像においては、青色などの色範囲は、あまり表現されないため、色度点が青色領域で疎に配置されても大きな影響はないと考えられる。また、外科手術用モニタでは、血管色を表現する映像が多いため、赤色から青色にかけた色範囲（例えば、図１５（ａ）の色範囲Ｂ）に色度点を偏在させることにより、血管の微妙な色の違いを表現する。このような映像では、例えば緑色範囲を表現する映像はほとんどないため、この色領域では、色度点を疎に配置しても大きな問題とはならないと考えられる。 The method described here is particularly effective for a special monitor that expresses a specific color range. For example, in the telemedicine monitor described above, since there are many images that express the skin color such as the face color, it is important to express the color difference in the skin color range (for example, the color range A in FIG. 15B). It is. Therefore, the chromaticity points are arranged so as to be dense within the skin color range. In such an image, a color range such as blue is not expressed so much, and even if chromaticity points are sparsely arranged in a blue region, it is considered that there is no significant influence. In addition, since there are many images that express the color of blood vessels in a surgical monitor, the chromaticity points are unevenly distributed in a color range (for example, color range B in FIG. 15A) from red to blue. Express subtle color differences. In such a video, for example, there is almost no video that expresses the green range. Therefore, in this color region, even if the chromaticity points are sparsely arranged, it is not considered a big problem.
この色度点の偏在化を実現するためには、次で述べるように、ガンマ曲線を調整する必要がある。このガンマ曲線の設定が、本発明の最も重要な点である。なお、ここで述べるガンマ曲線とは、階調レベルと輝度相対値の関係曲線をいう。詳細は以下で述べる。 In order to realize the uneven distribution of chromaticity points, it is necessary to adjust the gamma curve as described below. The setting of this gamma curve is the most important point of the present invention. The gamma curve described here refers to a relationship curve between the gradation level and the relative luminance value. Details are described below.
＜ガンマ曲線の設定＞
＜１＞ガンマ曲線の傾き
ここでは、先に述べた色度点の偏在化を実現するためのガンマ曲線の設定について述べる。ガンマ曲線は、図１６に示すように階調レベルと輝度相対値の関係曲線を意味する。図１６では８ビットを考えているため、横軸の階調レベルは０から２５５であり、縦軸は、２５５階調での輝度（光強度）を１とした場合の輝度相対値で示している。ｎビットの場合には、階調レベルの最大値が、２ｎ−１となる。本明細書の中では、主に８ビットでの表現となっているが、同様の考え方はビット数がｎの場合でも可能である。
<Gamma curve settings>
<1> Inclination of Gamma Curve Here, the setting of a gamma curve for realizing the uneven distribution of chromaticity points described above will be described. As shown in FIG. 16, the gamma curve means a relationship curve between the gradation level and the relative luminance value. In FIG. 16, since 8 bits are considered, the gradation level on the horizontal axis is 0 to 255, and the vertical axis indicates the relative luminance value when the luminance (light intensity) at 255 gradations is 1. Yes. In the case of n bits, the maximum value of the gradation level is 2 n −1. In this specification, the expression is mainly represented by 8 bits, but the same idea can be applied even when the number of bits is n.
一般的なガンマ曲線は、図１６に曲線Ａで示すような下に膨らんだ曲線形状である。いわゆるγ＝２．２の曲線であり、一般的なテレビなどの映像がきれいに見える曲線と言われている。先に述べたように、ＴＶ映像などでは、様々な映像を表示するため、どのような色合いの映像においても美しく見える表現が必要とされ、それを満足するガンマ曲線がγ＝２．２の曲線と言われている。後述するが、このガンマ曲線は近似的に（式７）のように表わすことができる。一方、図１６に曲線Ｂで示した直線はγ＝１．０の場合である。この図から分かるように、γの値が大きくなるほど、下に膨らんだ曲線形状となる。ここで示すガンマ曲線の式は近似式であり、実際には、階調レベルは、整数の値しか取らず、座標上では離散的な点の集まりとなる。本明細書では、この階調レベルと、それによって一意に決まる輝度相対値の関係をガンマ曲線と言うこととする。本アイデアでは、このガンマ曲線の形状を変えることで、先に述べた色度点の密度を、ある色範囲で高くする。即ち、その色範囲における色分解能を向上し、細かな色表現を可能とする。 A general gamma curve has a curved shape swelled downward as shown by a curve A in FIG. It is a so-called curve of γ = 2.2, and it is said to be a curve where a picture of a general television or the like looks beautiful. As described above, in order to display various images in TV images and the like, it is necessary to have an expression that looks beautiful in any color image, and the gamma curve that satisfies this is a curve with γ = 2.2. It is said. As will be described later, this gamma curve can be approximately expressed as (Equation 7). On the other hand, the straight line indicated by curve B in FIG. 16 is for γ = 1.0. As can be seen from this figure, the larger the value of γ, the lower the curve shape. The expression of the gamma curve shown here is an approximate expression. Actually, the gradation level takes only an integer value and is a collection of discrete points on the coordinates. In this specification, the relationship between the gradation level and the relative luminance value uniquely determined by the gradation level is referred to as a gamma curve. In this idea, the density of the chromaticity points described above is increased in a certain color range by changing the shape of the gamma curve. That is, the color resolution in the color range is improved and fine color expression is enabled.
本発明での最大のポイントは、図１に示すように、ガンマ曲線の傾きをある階調範囲（例えば、図１中の階調範囲ｘｉからｘｊ）で他の前後の階調範囲に比べて、緩やかにすることである。あるいは、その階調範囲で、従来のガンマ曲線（γ＝２．２）に比べて、傾きを緩やかにすることである。図１では、８ビットでの記載となっているが、本発明は図１３に示すようにｎビットにおいても同様の考え方である。このようにガンマ曲線の傾きを緩やかにすることによって、階調が変化した場合に、それに伴う輝度の変化は従来よりも微少量になるため、細かな色のＲＧＢの組み合わせを作ることができる。このことは、細かな色変化を作ることに相当し、色度点を密に配置することを意味する。 As shown in FIG. 1, the greatest point in the present invention is that the gradient of the gamma curve is changed to a gradation range other than the previous and subsequent gradation ranges within a certain gradation range (for example, gradation ranges x i to x j in FIG. 1). Compared to it, it is to relax. Alternatively, the gradient is made gentler in the gradation range than the conventional gamma curve (γ = 2.2). In FIG. 1, the description is made with 8 bits, but the present invention is based on the same concept with n bits as shown in FIG. By making the slope of the gamma curve gentle in this way, when the gradation changes, the accompanying change in luminance is much smaller than in the prior art, so that it is possible to make a combination of fine colors RGB. This corresponds to making a fine color change, and means that the chromaticity points are densely arranged.
一方、傾きの緩やかな階調領域（ｘｉからｘｊ）の前後の階調範囲（例えば、図１中の階調０からｘｉ、ｘｊから２５５）では、従来のガンマ曲線に比べ傾きが急峻になる。このような領域では、階調の変化に対して、相対輝度が従来に比べ大きく変化する領域であるため、結果として、色度点が疎の状態となる。
On the other hand, in the gradation range (for example,
本発明での一番の主張点は、このようにガンマ曲線の一部の階調領域において、曲線の傾き（変化量）を小さくし、色度点の配置を密にすることにより、特定の色範囲において、色分解能を向上させるものである。なお、この考え方では、曲線に緩やかな傾きが必要であるが、その傾きがゼロになることはない。傾きがゼロということは、階調を変化させても輝度が変化しないことを意味し、この場合には、色が変化しないことになり、色分解能はなくなる。即ち、映像源のデータを失うことに等しく、ほとんど意味がない。階調レベルｘｉとｘｊの間は、従来のγ＝２．２の曲線に比べ傾きが緩やかになればよく、その区間は図１に示すように直線関係でもよく、また、図２（ａ）や（ｂ）に示すように、それぞれ下に膨らんだなだらかな曲線、上に膨らんだなだらかな曲線でもよい。唯一必要とする条件は、階調レベルｘｉからｘｊの範囲で相対輝度が単調に増加していることである。この範囲で輝度変化がゼロまたは負になることはない。 The most important point in the present invention is that, in this way, in a part of the gradation region of the gamma curve, the slope (change amount) of the curve is reduced and the arrangement of the chromaticity points is made dense. The color resolution is improved in the color range. In this way of thinking, the curve needs a gentle slope, but the slope never becomes zero. An inclination of zero means that the luminance does not change even if the gradation is changed. In this case, the color does not change and the color resolution is lost. That is, it is equivalent to losing video source data and has little meaning. It is only necessary that the gradient between the gradation levels x i and x j be gentler than that of the conventional curve of γ = 2.2, and the section thereof may be a linear relationship as shown in FIG. As shown in a) and (b), each may be a gentle curve that swells downward and a gentle curve that swells upward. The only necessary condition is that the relative luminance increases monotonously in the range of the gradation levels x i to x j . In this range, the luminance change is never zero or negative.
また、詳細は後で述べるが、映像によっては、図３に示すようにガンマ曲線が複数の階調範囲で、緩やかな領域を有してもよい。図３では、階調レベルｇ１からｇ３及びｇ１’からｇ３’の範囲で従来よりも傾きが緩やかな領域である。 Although details will be described later, depending on the video, as shown in FIG. 3, the gamma curve may have a plurality of gradation ranges and gentle regions. In FIG. 3, it is a region where the gradient is gentler than the conventional one in the range of the gradation levels g1 to g3 and g1 'to g3'.
さらに、これらのガンマ曲線は、ＲＧＢでそれぞれ異なり、傾きが色によって異なってもよい。例えば、図４に示すようにＲとＧは本発明で述べるように、ある階調範囲で傾きがなだらかなガンマ曲線（図４（ａ））であり、Ｂについては、従来と同じ曲線（図４（ｂ））であってもよい。 Further, these gamma curves may be different for RGB, and the inclination may be different for each color. For example, as shown in FIG. 4, R and G are gamma curves (FIG. 4A) having a gentle slope in a certain gradation range as described in the present invention, and B is the same curve (FIG. 4) as in the prior art. 4 (b)).
上記の内容を数式で考えると次のように表現できる。即ち、階調レベルｘと、それによって決まる輝度相対値Ｙ（ｘ）があり、これらは連続的な値ではなく、階調レベルが０から２ｎ−１（ｎビットデータの場合）の整数しかとらないため、離散的な値である。さらに、階調レベルｘと輝度相対値Ｙ（ｘ）は一対一に決まる関係である。ここでまず、階調レベルがｘｉの点を考えると、その前後の座標は（ｘｉ−１，Ｙ（ｘｉ−１））と（ｘｉ＋１，Ｙ（ｘｉ＋１））である。ここで、（ｘｉ−１，Ｙ（ｘｉ−１））と（ｘｉ，Ｙ（ｘｉ））、（ｘｉ，Ｙ（ｘｉ））と（ｘｉ＋１，Ｙ（ｘｉ＋１））の点を結んだときの傾きを考える。それぞれの傾きをＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）とＲ（ｘｉ，ｘｉ＋１）とすると、これらは、（式１）（式２）で表すことができる。 The above contents can be expressed as follows when considered in mathematical formulas. That is, there is a gradation level x and a luminance relative value Y (x) determined by the gradation level x. These are not continuous values, and the gradation level takes only an integer from 0 to 2n-1 (in the case of n-bit data). There is no discrete value. Further, the gradation level x and the luminance relative value Y (x) are in a one-to-one relationship. Here, first, when the gradation level is considered a point x i, the preceding and coordinates are (x i -1, Y (x i -1)) and (x i + 1, Y ( x i +1)) . Here, (x i -1, Y ( x i -1)) and (x i, Y (x i )), (x i, Y (x i)) and (x i + 1, Y ( x i +1 )) Think of the inclination when connecting the points. Assuming that the respective slopes are R (x i −1, x i ) and R (x i , x i +1), these can be expressed by (Equation 1) and (Equation 2).
上で述べたようにｘｉの点でガンマ曲線の傾きが緩やかになることから、Ｒ（ｘｉ，ｘｉ＋１）はＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）に比べて小さくなる必要がある。また、上で述べたようにｘｉとｘｊの区間では、単調に増加することが必要であることから、これらの傾きは必ず正の値を有する。これらのことから（式３）を得ることができる。 As described above, since the slope of the gamma curve becomes gentle at the point x i , R (x i , x i +1) needs to be smaller than R (x i −1, x i ). . Further, in a section of x i and x j as described above, since it is necessary to increase monotonically, these slopes always has a positive value. (Equation 3) can be obtained from these things.
次に、階調レベルｘｊの点を考える。その前後の座標からガンマ曲線の傾きは（式４）（式５）で表わすことができる。ここでは、階調レベルｘｊの点において、ガンマ曲線の傾きが大きくなる必要があることから、（式６）を得ることができる。当然、傾きは０よりも大きい必要がある。 Next, consider the point of gradation level x j. From the coordinates before and after that, the slope of the gamma curve can be expressed by (Expression 4) and (Expression 5). Here, since the gradient of the gamma curve needs to be large at the point of the gradation level x j , (Equation 6) can be obtained. Of course, the slope needs to be greater than zero.
さらに、映像の見栄えを両立するためには、このガンマ曲線は、なるべく従来のガンマ曲線、即ちγ＝２．２の曲線（Ｙｏｒｇ）に近い方がよい。そこで、本アイデアでは、新規に設定するガンマ曲線が、（式７）で表わされる基準ガンマ曲線関数Ｙｏｒｇと交点Ｃｐをもつように設定する。その交点Ｃｐの階調レベルをｘｐとすると、ｘｐはｘｉとｘｊの間にあることが望ましい。このとき、交点Ｃｐは（０，Ｙｏｒｇ（０））及び（２ｎ−１，Ｙｏｒｇ（２ｎ−１））の２点を除く。（式７）において、ｎはビット数である。 Furthermore, in order to make the appearance of the image compatible, the gamma curve should be as close as possible to the conventional gamma curve, that is, the curve (Y org ) of γ = 2.2. Therefore, in the present idea, the newly set gamma curve is set so as to have the reference gamma curve function Y org represented by (Equation 7) and the intersection point C p . Assuming that the gradation level of the intersection C p is x p , x p is preferably between x i and x j . At this time, the intersection point C p excludes two points (0, Y org (0)) and (2 n −1, Y org (2 n −1)). In (Expression 7), n is the number of bits.
一方、先に述べたように、傾きの緩やかな階調領域（ｘｉからｘｊ）の前後の階調範囲（例えば、図１中の階調レベル０からｘｉ、ｘｊから２５５）では、従来のガンマ曲線に比べ傾きが急峻になる。これは、以下の（式８）（式９）のように近似的に数式で表現できる。ただし、（式８）は階調レベル０から階調レベルｘｉの区間であり、（式９）は階調レベルｘｊから最大階調レベルｘｍａｘの区間である。
On the other hand, as described above, in a gradation range (for example,
なお、このとき、階調レベルｘｊ及びｘｊの点においては、従来のガンマ曲線と比較して、下記（式１０）の条件を満たすことが望ましい。 At this time, it is desirable that the conditions of the following (Equation 10) be satisfied at the points of the gradation levels x j and x j as compared with the conventional gamma curve.
次に、このガンマ曲線の設定で重要なのは、上記で示した階調範囲の設定である。即ち、図１におけるｘｉ、ｘｊ、ｘｐをどのように決定するかである。上記では「ある階調範囲」と記載しているが、その範囲は次のように設定するのが望ましい。 Next, what is important in the setting of this gamma curve is the setting of the gradation range shown above. That is, how to determine x i , x j , x p in FIG. In the above description, “a certain gradation range” is described, but it is desirable to set the range as follows.
＜２＞階調範囲の決定
ガンマ曲線において、上記のように、ある階調範囲での傾きを従来のガンマ曲線（γ＝２．２曲線）より緩やかに設定するが、その階調の範囲は次のように決定する。即ち、図１での階調レベルｘｉ、ｘｊ、ｘｐの決定方法である。
<2> Determination of gradation range In the gamma curve, as described above, the gradient in a certain gradation range is set more gently than the conventional gamma curve (γ = 2.2 curve). Determine as follows. That is, this is a method of determining the gradation levels x i , x j , and x p in FIG.
まず、表示する映像データから、階調の頻度分布を求める。図５にその例を示した。横軸に階調、縦軸には頻度をとったグラフである。縦軸の頻度は、画素数でもよい。通常は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ある階調（例えば、図５中の階調ｇ２）で頻度が最大値を示すような分布になっている。図５のグラフでは、対称な分布となっているが、非対称な分布となることもある。このとき、図５（ａ）に示すような、分布において、最小階調ｇ１をｘｉ、最大階調ｇ３をｘｊとし、頻度の最も高い階調ｇ２をｘｐとする。これを用いて、上記ガンマ曲線の階調範囲を決定する。この階調範囲で従来のガンマ曲線よりも傾きを小さくすれば、少なくとも上記効果を得ることができる。なお、図１に示すように、階調ｘｐでの相対輝度を従来の相対輝度に合わせ、その点を通るように、曲線を決定してもよい。このとき、階調レベル０からｘｉの間では、γが１より大きく２．２より小さい条件となり、また階調レベルｘｊから２５５の間では、γが２．２より大きい条件となる。これは例えば上記（式１０）のように表わすことができる。
First, a frequency distribution of gradations is obtained from video data to be displayed. An example is shown in FIG. It is a graph with gradation on the horizontal axis and frequency on the vertical axis. The frequency on the vertical axis may be the number of pixels. Normally, as shown in FIGS. 5A and 5B, the distribution is such that the frequency has a maximum value at a certain gradation (for example, gradation g2 in FIG. 5). In the graph of FIG. 5, the distribution is symmetric, but the distribution may be asymmetric. At this time, in the distribution as shown in FIG. 5A, the minimum gradation g1 is x i , the maximum gradation g3 is x j, and the most frequent gradation g2 is x p . Using this, the gradation range of the gamma curve is determined. If the slope is made smaller than that of the conventional gamma curve in this gradation range, at least the above effect can be obtained. Incidentally, as shown in FIG. 1, the relative luminance of the gradation x p fit conventional relative luminance, so through that point, it may be determined curve. At this time, between the
階調範囲の決定方法として、もう一つの方法について図５（ｂ）を用いて説明する。映像によっては、この階調頻度分布が非常にブロードに広がっている（半値幅が大きい）場合がある。このような場合には、上記階調範囲の決定では、階調範囲が広くなってしまい、ガンマ曲線の調整が困難となる。そこで、例えば、頻度分布の面積比率ｒが、全体面積の９５％となるような、ｇ１とｇ３の範囲を算出し、そこから求められた階調を用いて階調範囲とする方法である。即ち、頻度分布の関数を階調ｘに関してｆ（ｘ）と表現すると、次の（式１１）を満足するようなｘｉ，ｘｊを算出することによって、階調範囲を決定する。なお、ｘｐの決定は先と同様であり、最大頻度の階調をｘｐとする。 Another method for determining the gradation range will be described with reference to FIG. Depending on the image, the gradation frequency distribution may be very broad (the half-value width is large). In such a case, in the determination of the gradation range, the gradation range becomes wide and it becomes difficult to adjust the gamma curve. Therefore, for example, a range of g1 and g3 is calculated so that the area ratio r of the frequency distribution is 95% of the entire area, and a gradation range is obtained by using the gradation obtained therefrom. That is, if the function of the frequency distribution is expressed as f (x) with respect to the gradation x, the gradation range is determined by calculating x i and x j that satisfy the following (Expression 11). Note that x p is determined in the same manner as before, and the maximum frequency gradation is x p .
また、図６に示すように２群の分布を示した場合には、それぞれの分布から上記手順に従って、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ１’、ｇ２’、ｇ３’を求める。これを用いて、ガンマ曲線は、２つの階調領域で傾きが緩やかな領域を作る。即ち、図３に示すように、階調領域ｇ１からｇ３と、ｇ１’からｇ３’で傾きが緩やかな領域を設ける。さらに、３群以上の複数の分布を示した場合にも同様である。これにより先に述べた効果を得られる。 Further, when two groups of distributions are shown as shown in FIG. 6, g1, g2, g3, g1 ', g2', and g3 'are obtained from the respective distributions according to the above procedure. By using this, the gamma curve creates a region having a gentle slope in two gradation regions. That is, as shown in FIG. 3, gradation regions g1 to g3 and regions having a gentle slope are provided between g1 'and g3'. The same applies to a case where a plurality of distributions of three or more groups are shown. As a result, the effects described above can be obtained.
なお、これらの階調範囲決定は、例えば図８に示すように、表示装置１１と映像源（映像信号源）１２との間に、回路あるいはシステムを導入することによって、実現することが可能である。即ち、映像源１２からの映像信号を表示領域演算処理システム１３により、同様の色度範囲の映像を切り出し、その後、閾値階調レベル決定回路１４にて、上記で述べたような手法に基づき、階調の頻度分布から階調範囲を決定する。さらにこれらの階調範囲において、ガンマ曲線が従来の曲線に比べて、緩やかになるような曲線をガンマ曲線演算回路１５にて算出する。そして、この算出されたガンマ曲線を、表示装置１１のガンマ補正１６として用いることにより、特定色における色分解能を向上する効果を得られる。
These gradation range determinations can be realized by introducing a circuit or system between the
＜色範囲のレンジ拡大＞
図１５（ｂ）の結果から分かるように、肌色の色範囲（日本人）といっても、実際には、ある方向にかなりの広がりを有する。この場合には、主にｕ’方向に広がっていることが分かる。上記で述べたようにガンマ曲線の一部の階調領域に傾きの緩やかな領域を設けることにより、色分解能は向上するが、一方で、相対輝度のダイナミックレンジが小さくなるために、色範囲のレンジが少し小さくなってしまうという副作用が生じる。すなわち、図１５（ｂ）でｕ’方向の広がりが、モニタ表示の場合に少し抑制されてしまうことになる。これを解決するために、画像表示装置を構成する３原色のうち表示に影響の少ない一つの原色の輝度を下げるという方法が必要である。具体的に図７を用いて述べる。なお、ここで言う「輝度」は絶対値であり、「輝度を下げる」というのは、ガンマ曲線の形状、即ち、階調レベルと輝度相対値の関係は維持したまま、輝度の絶対値を下げるという意味である。
<Expansion of color range>
As can be seen from the result of FIG. 15B, the skin color range (Japanese) actually has a considerable spread in a certain direction. In this case, it can be seen that it spreads mainly in the u ′ direction. As described above, by providing an area with a gentle slope in a part of the gradation area of the gamma curve, the color resolution is improved, but on the other hand, the dynamic range of the relative luminance is reduced, so that the color range is reduced. The side effect is that the range becomes a little smaller. That is, in FIG. 15B, the spread in the u ′ direction is slightly suppressed in the case of monitor display. In order to solve this, there is a need for a method of reducing the luminance of one primary color that has little influence on display among the three primary colors constituting the image display apparatus. This will be specifically described with reference to FIG. Note that “luminance” here is an absolute value, and “decreasing luminance” means reducing the absolute value of the luminance while maintaining the shape of the gamma curve, that is, the relationship between the gradation level and the relative luminance value. It means that.
例えば、日本人の肌色の映像を表示する場合には、基本的に赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）で表現され、青色（Ｂ）の寄与は小さい。むしろ青色の輝度があることによって、色度が青色方向に引っ張られることになるため、先の色の表現範囲（ｕ’方向の広がり）が狭められてしまう。従って、肌色表示の場合には３原色のうち表示色に影響の少ない青色の輝度を下げることによって、肌色のダイナミックレンジを確保する。実際には図７（ａ）に示すように、表示する特定色の平均色度を算出し、その補色に対応する色の輝度を下げる。補色は、例えば、先に算出した平均色度（ｕ’ａｖ，ｖ’ａｖ）とモニタの白色点（ｕ’ｗ，ｖ’ｗ）を結ぶベクトル（ｃの上に→を重ねて表記）の延長方向にある色であり、画像表示装置を構成する３原色のうち、そのベクトルに近いものを選択し、その光強度を下げる。肌色の補色に最も近い３原色は青色である。 For example, when displaying a Japanese skin color image, it is basically expressed in red (R) and green (G), and the contribution of blue (B) is small. Rather, the presence of blue luminance causes the chromaticity to be pulled in the blue direction, so that the expression range of the previous color (the spread in the u ′ direction) is narrowed. Therefore, in the case of skin color display, the skin color dynamic range is ensured by lowering the luminance of blue of the three primary colors that has little effect on the display color. Actually, as shown in FIG. 7A, the average chromaticity of the specific color to be displayed is calculated, and the luminance of the color corresponding to the complementary color is lowered. The complementary color is, for example, a vector connecting the previously calculated average chromaticity (u ′ av , v ′ av ) and the white point (u ′ w , v ′ w ) of the monitor (represented by overlaying → on c). Of the three primary colors constituting the image display device that are in the extension direction, a color close to the vector is selected to reduce its light intensity. The three primary colors closest to the skin color are blue.
また、血管色を表示するような映像においては、図７（ｂ）に示すように、補色に相当する緑色の輝度を下げることが望ましい。 Further, in an image displaying a blood vessel color, as shown in FIG. 7B, it is desirable to lower the green luminance corresponding to the complementary color.
以上の考え方を合わせることにより、特定色の色分解能の向上と、色表現範囲の確保を両立することができ、現実的な色を画像表示装置上で表現することが可能となる。 By combining the above ideas, it is possible to improve both the color resolution of a specific color and ensure the color expression range, and it is possible to express a realistic color on the image display device.
なお、このようなシステムを画像表示装置に組み込む場合には、例えば、図９に示すようなシステム及び回路を必要とする。映像源１２のデータに基づき、表示領域演算処理システム２１により特定色の画像領域を切り出し、その画像領域に関する色度解析を色度解析システム２２で実行する。ここでは、画像領域の平均色度の算出や、それに対応する補色色度の算出を行う。これらに基づき、輝度を抑制すべき画像表示装置の構成原色を色度決定回路２３で決定し、光強度補正回路２４にて、その色の輝度（出力）を抑制する。
Note that when such a system is incorporated in an image display device, for example, a system and a circuit as shown in FIG. 9 are required. Based on the data of the
＜その他の追加技術＞
従来の画像表示装置では、映像表示領域でガンマ曲線は基本的に同一であった。しかし、図１０（ａ）に示すように、例えば、患者の顔を映し出している領域（例えば領域Ａ）とその患者の背景を映し出している領域（例えば領域Ｂ）では、表示する色が大きく異なる可能性がある。そのような場合には、図１０（ｂ）（ｃ）に示されるように、表示領域ごとにガンマ曲線を設定してもよい。例えば、領域Ａでは患者の顔を表示することから、先に述べた技術により図１０（ｂ）に示すようなガンマ曲線を設定し、領域Ｂでは図１０（ｃ）に示すように従来のガンマ曲線を設定する。これにより、表示領域全体として違和感のない映像表示を可能とする。
<Other additional technologies>
In the conventional image display device, the gamma curve is basically the same in the video display area. However, as shown in FIG. 10 (a), for example, the display color is greatly different in an area displaying the patient's face (for example, area A) and an area displaying the patient's background (for example, area B). there is a possibility. In such a case, as shown in FIGS. 10B and 10C, a gamma curve may be set for each display area. For example, since the patient's face is displayed in the area A, a gamma curve as shown in FIG. 10B is set by the technique described above, and the conventional gamma is shown in the area B as shown in FIG. 10C. Set the curve. As a result, it is possible to display an image with no sense of incongruity in the entire display area.
具体例は、以下の実施の形態の中で述べる。なお、本発明は、特にこれら実施の形態に限られるものではない。以下の実施の形態の中では、液晶ディスプレイ装置とプラズマディスプレイ装置について述べるが、画像表示装置としては、液晶ディスプレイ装置とプラズマディスプレイ装置に限られることはなく、画像を表示する装置であれば、ＣＲＴ装置、有機ＥＬディスプレイ装置、プロジェクタなどに同様の考え方を適用することが可能であり、上記で述べた特定色の色分解能向上、色表現範囲向上など同様の効果を得ることができる。 Specific examples will be described in the following embodiments. The present invention is not particularly limited to these embodiments. In the following embodiments, a liquid crystal display device and a plasma display device will be described. However, the image display device is not limited to the liquid crystal display device and the plasma display device. The same concept can be applied to a device, an organic EL display device, a projector, and the like, and similar effects such as improvement in color resolution and color expression range of the specific color described above can be obtained.
（実施の形態１）
本実施の形態で用いる画像表示装置は液晶ディスプレイ装置である。液晶ディスプレイ装置の構造の概略を図１７に示した。図１７に示すように、液晶ディスプレイ装置は、大きくはバックライトユニット１０１と液晶パネル１０２で構成され、バックライトユニット１０１側の筐体１０３と液晶パネル１０２側の筐体１１０との間に収納されている。バックライトユニット１０１は、複数の蛍光ランプ１０５が並べられた構成であり、これらの蛍光ランプ１０５はインバータ等を含む駆動回路１０９で駆動される。また、蛍光ランプ１０５の筐体１０３側には反射板１０４が配置されている。蛍光ランプ１０５の光は、蛍光ランプ１０５と液晶パネル１０２の間に配置された拡散板１０６、プリズムシート１０７、偏光反射板１０８などで均一な光にした後、液晶パネル１０２側へ導光する。一方、液晶パネル１０２は複数の画素から構成され、バックライトユニット１０１からの光を液晶パネル１０２内の画素で透過量を調整する。これにより、画像表示を行っている。
(Embodiment 1)
The image display device used in this embodiment is a liquid crystal display device. An outline of the structure of the liquid crystal display device is shown in FIG. As shown in FIG. 17, the liquid crystal display device is mainly composed of a
また、近年では、バックライトユニット１０１の光源として蛍光ランプ１０５以外に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）も用いられるようになっている。ＬＥＤの場合においても、光源からの光を拡散板などで、混色、均一な光としてから液晶パネル側へ導光する。
In recent years, in addition to the
このような液晶ディスプレイ装置を、遠隔医療用モニタとして用い、患者の顔を主に画像として映し出す。このとき、まず、顔の部分の映像を切り出し、それを表示領域Ａ、切り出した顔以外の背景の領域を表示領域Ｂとする。これは、例えば図１０（ａ）に示したとおりである。 Such a liquid crystal display device is used as a telemedicine monitor and projects the patient's face mainly as an image. At this time, first, an image of a face portion is cut out, and this is set as a display area A, and a background area other than the cut out face is set as a display area B. This is, for example, as shown in FIG.
表示領域Ａにおいて、平均色度を算出し、また、先に述べたように階調頻度分布を解析することにより、図１１（ｃ）に示すガンマ曲線を決定する（図１１（ａ）（ｂ）はそれぞれ先に述べたガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法、補色を導き出す方法を説明するための図である）。３原色のうち赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）は図中の太線で示すガンマ曲線とし、青色（Ｂ）については、細線で示した従来のガンマ曲線とした。一連のガンマ曲線の決定には、図８で説明したシステムを用いる。また、色度座標から肌色の補色となる青色の光強度を低くする。これは、例えば図９で説明したシステムを用いる。これらにより、肌色領域の色分解能を向上することができる。さらに、色表現範囲も広げることができる。 In the display area A, the average chromaticity is calculated, and the gamma curve shown in FIG. 11C is determined by analyzing the gradation frequency distribution as described above (FIGS. 11A and 11B). ) Are diagrams for explaining the method for determining the gradation range for changing the gamma curve and the method for deriving complementary colors, respectively. Of the three primary colors, red (R) and green (G) are gamma curves indicated by thick lines in the figure, and blue (B) is a conventional gamma curve indicated by thin lines. The system described with reference to FIG. 8 is used to determine a series of gamma curves. Further, the light intensity of blue that is a complementary color of the skin color is reduced from the chromaticity coordinates. For example, the system described with reference to FIG. 9 is used. As a result, the color resolution of the skin color region can be improved. Furthermore, the color expression range can be expanded.
（実施の形態２）
本実施の形態で用いる画像表示装置は液晶ディスプレイ装置であり、実施の形態１で用いた画像表示装置と同様である。ただし、表示する対象映像が実施の形態１と異なる。このような液晶ディスプレイ装置を、外科手術用モニタとして用い、外科手術時における血管などを主に画像として映し出す。このとき、表示領域全体に血管などの映像を表示する。
(Embodiment 2)
The image display device used in the present embodiment is a liquid crystal display device, which is the same as the image display device used in the first embodiment. However, the target video to be displayed is different from that in the first embodiment. Such a liquid crystal display device is used as a surgical monitor, and blood vessels and the like at the time of surgical operation are mainly displayed as an image. At this time, an image such as a blood vessel is displayed in the entire display area.
表示領域において、平均色度を算出し、また、階調頻度分布を解析することにより、図１２（ｃ）に示すガンマ曲線を決定する（図１２（ａ）（ｂ）はそれぞれ先に述べたガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法、補色を導き出す方法を説明するための図である）。３原色のうち赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）は図中の太線で示すガンマ曲線とし、緑色（Ｇ）については、細線で示した従来のガンマ曲線とした。また、色度座標から血管色（赤から青にかけての色）の補色となる緑色の光強度を低くする。これらにより、血管色領域の色分解能を向上すると同時に色表現範囲も広げることができる。 In the display area, the average chromaticity is calculated, and the gamma curve shown in FIG. 12C is determined by analyzing the gradation frequency distribution (FIGS. 12A and 12B are described above). It is a diagram for explaining a method for determining a gradation range for changing a gamma curve and a method for deriving a complementary color). Of the three primary colors, red (R) and blue (B) are gamma curves indicated by thick lines in the figure, and green (G) is a conventional gamma curve indicated by thin lines. Further, the light intensity of green, which is a complementary color of the blood vessel color (color from red to blue) from the chromaticity coordinates, is lowered. As a result, the color resolution of the blood vessel color region can be improved and the color expression range can be expanded.
（実施の形態３）
本実施の形態で用いる画像表示装置はプラズマディスプレイ装置である。プラズマディスプレイ装置の構造の概略を図１８に示した。図１８（ａ）は、プラズマディスプレイ装置の表示領域の一部分を拡大した斜視図であり、そのＶ面での断面図が図１８（ｂ）である。プラズマディスプレイ装置は、前面ガラス基板２０１、背面ガラス基板２０５からなり、複数の画素を有する。各画素は、リブと呼ばれる隔壁２０６で仕切られた放電空間２１０と、放電空間２１０内に充填された放電ガスと、放電空間２１０を囲むように蛍光膜２０９が形成され、さらに、放電に必要な電力を供給する電極２０２とから構成される。前面ガラス基板２０１の電極２０２上には誘電体２０３が形成され、さらにその上には保護膜２０４が形成されている。背面ガラス基板２０５のアドレス電極２０８上には誘電体２０７が形成されている。
(Embodiment 3)
The image display device used in this embodiment is a plasma display device. An outline of the structure of the plasma display device is shown in FIG. FIG. 18A is an enlarged perspective view of a part of the display area of the plasma display device, and FIG. 18B is a sectional view taken along the V plane. The plasma display device includes a
このプラズマディスプレイ装置において、表示させる場合には、点灯させるセルをアドレス電極２０８により選択し、映像信号に応じた電圧を電極２０２に印加することにより、放電空間２１０内で放電を生じさせ、放電ガスから紫外線を発生させる。この紫外線が、蛍光膜２０９に入射し、可視光に変換される。この光が表示光となる。
In this plasma display device, when a display is performed, a cell to be lit is selected by the
このようなプラズマディスプレイ装置において、実施の形態１と同様に、遠隔医療用モニタとして利用する。このとき、実施の形態１と同じように顔部分の肌色の分解能を向上させることができ、微妙な色の違いを表現することができる。 Such a plasma display device is used as a telemedicine monitor as in the first embodiment. At this time, as in the first embodiment, the resolution of the skin color of the face can be improved, and a subtle color difference can be expressed.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、プラズマディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置に代表される画像表示装置に利用可能である。特に、特定の色を表現しうる遠隔医療用モニタや外科手術用モニタなどの医療用システムでその効果が大きく期待できる。さらに、ＴＶ会議システムのような双方向ビジュアルシステムでも大きな効果が期待できる。 The present invention can be used for an image display device represented by a plasma display device and a liquid crystal display device. In particular, the effect can be greatly expected in a medical system such as a telemedicine monitor or a surgical monitor that can express a specific color. Furthermore, a great effect can be expected even in an interactive visual system such as a TV conference system.
１１…表示装置、１２…映像源、１３…表示領域演算処理システム、１４…閾値階調レベル決定回路、１５…ガンマ曲線演算回路、１６…ガンマ補正、
２１…表示領域演算処理システム、２２…色度解析システム、２３…色度決定回路、２４…光強度補正回路、
１０１…バックライトユニット、１０２…液晶パネル、１０３…筐体、１０４…反射板、１０５…蛍光ランプ、１０６…拡散板、１０７…プリズムシート、１０８…偏光反射板、１０９…駆動回路、１１０…筐体、
２０１…前面ガラス基板、２０２…電極、２０３…誘電体、２０４…保護膜、２０５…背面ガラス基板、２０６…隔壁、２０７…誘電体、２０８…アドレス電極、２０９…蛍光膜、２１０…放電空間。
DESCRIPTION OF
21 ... Display area calculation processing system, 22 ... Chromaticity analysis system, 23 ... Chromaticity determination circuit, 24 ... Light intensity correction circuit,
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記入力値は、前記映像信号の階調レベルｘ（０≦ｘ≦２ｎ−１を満たす整数，ここでｎはビット数）であり、前記出力値は、最大階調レベルｘｍａｘ（＝２ｎ−１）で輝度が１となるように規格化した輝度相対値Ｙ（ｘ）であり、
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）は、一対一に決まる関係を有し、
（式１）と（式２）を用いて傾きＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）とＲ（ｘｉ，ｘｉ＋１）を定義した場合に、（式３）を満足する階調レベルｘｉが階調レベル０と前記最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あり、
（式４）と（式５）を用いて傾きＲ（ｘｊ−１，ｘｊ）とＲ（ｘｊ，ｘｊ＋１）を定義した場合に、（式６）を満足する階調レベルｘｊが前記階調レベルｘｉと前記最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あるように調整されているガンマ曲線を有することを特徴とする画像表示装置。
The input value is a gradation level x of the video signal (an integer satisfying 0 ≦ x ≦ 2 n −1, where n is the number of bits), and the output value is a maximum gradation level x max (= 2). n- 1) is a relative luminance value Y (x) normalized so that the luminance is 1.
The gradation level x and the luminance relative value Y (x) have a one-to-one relationship.
Gradation level x satisfying (Expression 3) when slopes R (x i −1, x i ) and R (x i , x i +1) are defined using (Expression 1) and (Expression 2) i is at least one in a range between gradation level 0 and the maximum gradation level x max ,
Gradation level x satisfying (Expression 6) when slopes R (x j −1, x j ) and R (x j , x j +1) are defined using (Expression 4) and (Expression 5) An image display device comprising: a gamma curve that is adjusted so that j is at least one in a range between the gradation level x i and the maximum gradation level x max .
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）で示される点座標を、０≦ｘ≦２ｎ−１の範囲で結ぶことによって得られるガンマ曲線が、近似的に（式７）で表される基準ガンマ曲線Ｙｏｒｇと、（０，Ｙｏｒｇ（０））及び（２ｎ−１，Ｙｏｒｇ（２ｎ−１））の２点を除く、少なくとも１点以上で交差することを特徴とする画像表示装置。
A gamma curve obtained by connecting point coordinates indicated by the gradation level x and the luminance relative value Y (x) in the range of 0 ≦ x ≦ 2 n −1 is approximately expressed by (Expression 7). The reference gamma curve Y org intersects with at least one point excluding two points (0, Y org (0)) and (2 n −1, Y org (2 n −1)). An image display device.
前記交差する点を交差点Ｃｐとし、該交差点の座標の階調レベルｘｐは、前記階調レベルｘｉと前記階調レベルｘｊの間にあることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 2,
Wherein the point of intersection with the intersection C p, gray level x p of the intersection coordinates, the image display apparatus, characterized in that in between the gray level x i and the gray level x j.
前記ガンマ曲線は、前記階調レベル０から前記階調レベルｘｉの区間で、近似的に（式８）に示す関数で表されることを特徴とする画像表示装置。
The gamma curve, the gradation levels 0 of the gray level x i section, the image display apparatus is characterized by being represented by the function shown in an approximation (Equation 8).
前記ガンマ曲線は、前記階調レベルｘｊから前記最大階調レベルｘｍａｘの区間で、近似的に（式９）に示す関数で表されることを特徴とする画像表示装置。
The image display device, wherein the gamma curve is approximately expressed by a function shown in (Equation 9) in a section from the gradation level x j to the maximum gradation level x max .
前記ガンマ曲線は、前記階調レベルｘｉ及び前記階調レベルｘｊで（式１０）を満足することを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 10, wherein the gamma curve satisfies (Equation 10) at the gradation level x i and the gradation level x j .
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）の関係を表すガンマ曲線は、画像表示の色を構成する構成原色毎に設定され、そのうち少なくとも１原色のガンマ曲線が調整されていることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
A gamma curve representing the relationship between the gradation level x and the relative luminance value Y (x) is set for each of the constituent primary colors constituting the color of the image display, and at least one of the primary color gamma curves is adjusted. A characteristic image display device.
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）の関係を表すガンマ曲線は、画像を表示する表示領域毎に設定され、そのうち少なくとも１表示領域のガンマ曲線が調整されていることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
A gamma curve representing a relationship between the gradation level x and the relative luminance value Y (x) is set for each display area for displaying an image, and at least one of the display areas is adjusted. An image display device.
前記外部からの映像信号を用いて、特定の色範囲を表示する表示領域を切り出し、
該表示領域における平均色度を算出し、該平均色度と補色の関係にある補色色度に最も近い画像表示装置の構成原色の光強度を、他の構成原色の光強度に対して小さくすることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
Using the video signal from the outside, cut out a display area that displays a specific color range,
The average chromaticity in the display area is calculated, and the light intensity of the constituent primary color of the image display device closest to the complementary chromaticity that is complementary to the average chromaticity is made smaller than the light intensity of the other constituent primary colors. An image display device characterized by that.
該画像表示装置は、
前記外部からの映像信号を用いて、特定の色範囲を表示する表示領域を切り出すための表示領域演算処理システムと、
前記切り出された表示領域における階調レベルの頻度解析を行い、該頻度解析から算出される閾値階調レベルを決定し、該閾値階調レベルをそれぞれ前記階調レベルｘｉ及び前記階調レベルｘｊに設定する閾値階調レベル決定回路と、
前記算出された閾値階調レベルの区間でガンマ曲線の傾きを変調し、全階調レベルにおけるガンマ曲線を決定するガンマ曲線演算回路とを有することを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
The image display device
A display area calculation processing system for cutting out a display area for displaying a specific color range, using the external video signal;
A frequency analysis of the gradation level in the cut out display area is performed, a threshold gradation level calculated from the frequency analysis is determined, and the threshold gradation level is set as the gradation level x i and the gradation level x, respectively. a threshold gradation level determining circuit to be set to j ,
An image display device comprising: a gamma curve calculation circuit that modulates a slope of a gamma curve in a section of the calculated threshold gradation level and determines a gamma curve at all gradation levels.
該画像表示装置は、
前記外部からの映像信号を用いて、特定の色範囲を表示する表示領域を切り出すための表示領域演算処理システムと、
前記切り出された表示領域における色度解析を行い、該表示領域の平均色度とそれに対応する補色色度を算出する色度解析システムと、
前記算出された補色色度に最も近い画像表示装置の構成原色を決定する色度決定回路と、
前記決定された構成原色の光強度を変調し、該光強度を小さくする光強度補正回路とを有することを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
The image display device
A display area calculation processing system for cutting out a display area for displaying a specific color range, using the external video signal;
A chromaticity analysis system for performing chromaticity analysis in the cut-out display area and calculating an average chromaticity of the display area and a complementary chromaticity corresponding thereto;
A chromaticity determination circuit for determining a constituent primary color of the image display device closest to the calculated complementary chromaticity;
An image display device comprising: a light intensity correction circuit that modulates the light intensity of the determined primary color and reduces the light intensity.
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